基于51单片机的探测用智能车

顾毅+岳明道

摘 要：智能车作为一种轮式机器人，它整合了自动控制、人工智能、信息融合、传感器技术及计算机等多门学科的最新研究成果，现在已广泛应用于军事，工业，农业，家居等等方面，是当前最活跃的研究领域之一。本文介绍了基于8051系列单片机与NRF24L01无线模块的智能车应用，融合多种传感器并利用上位机显示，实验表明该方案有很大的利用价值。

关键词：8051单片机；智能车；NRF24L01无线模块；传感器技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.010

1 引言

近年来，智能车作为最活跃的研究范围之一，因其体积小，成本低，生存能力强为研究人员提供很大便利，越来越多的研究成果被应用于军事，工业，农业，生活等各个方面。

2 设计方案

本设计以智能车为载体平台，STC12C5A作为主控芯片，装载有多种传感器与一个摄像头，一部遥控系统独立使用，控制智能车的移动方向，采用NRF24L01无线模块实现两个单片机之间的数据收发，利用图传系统在上位机显示。

其中，STC12C5A单片机比STC89C52单片机有着更大的优势，相比STC89C52单片机，更多的内部资源，STC12C5A单片机采用增强型8051内核，速度比STC89C52快6-12倍，内部包含8路高速A/D转换（250K/s，即25万次每秒），拥有1280字节片内RAM数据储存器与大容量片内EEPROM功能，擦写次数10万次以上，故此采用STC12C5A单片机作为主控芯片。

3 硬件电路

硬件电路包含最小系统模块，电源模块，无线模块，电机驱动模块，传感器接口模块与遥控系统。

图1

3.1 最小系统模块

采用STC12C5A单片机作为主控芯片，添加11.0592M晶振与复位电路，外部晶振能为系统提供更加准确的系统时间。

3.2 电源模块

STC12C5A单片机耐压5.5V-4.0V，但由于实际情况需要采用两节18650电池供电，两节电池电压为7.4V，无线模块需要3.3V电压供电，所以需要稳压电路，将电压稳定在5V与3.3V。

本方案采用LM7805稳压芯片将电压稳定在5V，使用LM3117将5V电压稳定在3.3V，稳压电路如图所示，除稳压芯片外还使用有滤波电路，为整个系统提供稳定电压。

3.3 传感器模块

温湿度传感器的数据口连接在P20口上，超声波采用HC-SR04，其Trig连接在P21，Echo连接在P22；火焰传感器连接在P23；速度传感器选用霍尔开关传感器并连接在P33外部中断上，MQ-2烟雾传感器连接到单片机A/D口P10。

3.4 电机驱动模块

本设计方案的智能车采用直流电机带动车轮滚动，对电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性等要求，使用LM298N芯片作为主驱动芯片，LM298N驱动为双H桥电机驱动模块，具有驱动能力强，发热量低，抗干扰能力强的特点。

3.5 遥控系统

遥控系统同样采用STC12C5A单片机与NRF24L01无线模块，不同之处为添加一块12864显示屏，用来显示传感器传输回来的数据，利用图传系统的显示屏可以做到实时遥控智能车，搜寻受伤人员。

4 软件设计

本设计方案软件部分分为2部分，一为智能车主控制程序，二为遥控与数据接收辅程序。智能车主控制程序包含各个模块初始化程序，直流电机驱动程序，NRF24L01无线接收与发送程序；遥控与数据接收辅程序包含初始化程序，12864显示程序，NRF24L01无线接收与发送程序；按键扫描程序。

5 结语

本设计对智能车在救援方面的作用于实现方式做了详细介绍，在危险地区与人力救援力量达不到的地方能很好的發挥作用，满足大部分救援需要，在军事方面与生活方面稍作改动也能发挥作用，接下来以此为基础，更深层次的了解智能车的应用，研究其更大的作用。

参考文献：

[1]王天宁，胡明，郭健鹏，段学敏，袁玄玄，郑丽丽.基于东软载波单片机的RF2.4GHz无线遥控智能车设计[J].科技创新导报，2016（03）：86-87.

[2]任艳艳，占宗元.基于STC单片机的红外遥控智能车的设计[J].济源职业技术学院报，2012（01）：29-32.